3.8 加速器
在工业射线检测中产生更高能量射线一般采用加速器。加速器是带电粒子加速器的简称，其基本原理是利用电磁场加速带电粒子，从而获得高能X射线。适合工业射线检测的加速器主要是电子感应加速器、电子直线加速器、电子回旋加速器。
3.8.1 电子感应加速器
电子感应加速器的主体结构是一环形真空室和巨大的电磁铁，环形真空室即环形真空加速管，放置在电磁铁之间。其主要结构如图3-52所示。这种加速器利用随时间变化的磁场及其产生的感应电场，使电子在环形真空室内沿圆形轨道运动，进行加速。主要励磁线圈上通常加上几千伏的低频交流电，电子在环形真空室中需运转很多圈才能获得数百万电子伏的能量。当电子达到需要的能量时，在辅助励磁线圈的磁场作用下，脱离圆形加速轨道，撞击在靶上，产生X射线。
图3-52 电子感应加速器的主体结构示意图
1—环形加速器管 2—阳极 3—阴极 4、5—磁场 6—磁化线圈 7—辅助线圈
电子感应加速器结构简单，造价比较低，能量范围比较宽，对工业射线照相检测，它产生的X射线能量多为15～35MeV，焦点尺寸小，产生的锥形X射线束的顶角为5°～6°，但它的电子束流强度小，一般不超过1μA，因此产生的射线强度低。
3.8.2 行波电子直线加速器
行波电子直线加速器的主体结构是圆柱形金属波导管，波导管中每隔一定距离安放一个金属圆盘，圆盘中心有一圆孔，它是行波电磁场和电子的通路。这种加速器采用电磁场在波导管内不断供给电子能量，使电子加速，电子每前进1cm可获得约60×103eV的能量。电子在加速管内沿直线运动，加速到一定能量后撞击在靶上产生X射线。图3-53是行波电子直线加速器结构示意图。
行波电子直线加速器是性能更适合于工业射线照相检测的加速器，对工业射线照相检测，它产生的X射线能量大多数为1～15MeV，在这个能量范围它可以制造得轻巧、操作方便，其焦点直径约φ2～φ3mm。与电子感应加速器相比，它的体积大些，但它的电子束流强度大，产生的X射线强度大，通常为电子感应加速器的10～100倍。
3.8.3 电子回旋加速器
电子回旋加速器是利用恒定的磁场和高频电场，使电子沿具有公切点的逐渐加大的圆运动，不断加速的电子加速器。这种加速器的主体结构是安放在两个磁极之间的一个扁圆盒形真空室，如图3-54所示。当电子被加速到所需要的能量时，从圆周轨道将电子引出，使其撞击在靶上产生X射线。
图3-53 行波电子直线加速器结构示意图
1—电子枪 2—加速管 3—离子泵 4—吸收负载5—隔离器 6—磁控管
图3-54 电子回旋加速器结构示意图
1—真空室 2—磁铁 3—谐振腔 4—波导管 5—铁氧体6—磁控管 7—电子发射极 8—高真空泵 9—引出管
电子回旋加速器产生的X射线的能量可在较宽的范围变化，对工业射线照相检测，大多数为6～25MeV，能量的分散度小，焦点尺寸也小，束流强度比较大，束流的准直性好。
表3-3列出了一些牌号加速器的主要性能。
表3-3 部分牌号加速器的主要性能
3.8.4 电子直线加速器
电子直线加速器是采用电磁场在波导管内不断供给电子能量，使电子加速，电子在加速管内沿直线运动，加速到一定能量后撞击到靶材上产生X射线。电子直线加速器是性能更适合于工业射线检测的加速器，其能量多为1～15MeV，结构轻巧，使用方便，其焦点为φ2～φ3mm。与电子感应加速器相比，其体积较大，但电子束流强度大，产生的X射线强度大，为电子感应加速器的10～100倍。直线加速器由于射线能量高、剂量大，可用于高密度材料及大试件的检测，但由于加速器焦点大（X射线机的焦点为0.8mm或1.0mm），射线强度稳定性差（加速器单脉冲射线强度稳定性通常达不到1%，而X射线机射线强度稳定性通常为千分之几），这样对于相同的DDA探测器系统，加速器射线数字图像比X射线机空间分辨率至少相差一个线对，对比度灵敏度差0.5%左右。
通常，电子直线加速器由四大部分组成。
1. X射线机头
机头是加速器的主要部分，产生高能量、大剂量X射线。机头内装有驻波加速管、聚焦线圈、微波功率源、微波功率传输系统、波导供气系统、部分水冷系统、射线准直及屏蔽装置、激光定位装置、计量测量探头、电子枪与磁控管的直流灯丝电源、调制器的脉冲变压器、AFC采样及伺服器件、钛泵电源等。加速管是由电子枪、谐振腔链、靶、耦合波导、波导窗和钛泵等构成的全密封整体部件。微波传输系统包括定向耦合器、四端环流器、吸收负载、微波波导等，系统内充SF6气体。
2.调制器柜
调制器为加速器各单元提供高低压电源。柜内装有作为磁控管阳极脉冲电源的线形调制器及调制器电路的一些主要组件；部分加速器供电控制监测电路的低压电源；配电开关、接触器、继电器，以及用于记录电子枪灯丝和射线束工作时间计时器等。调制器由直流高压充电电源、充电电感、充电二极管、脉冲形成网络、闸流管、脉冲变压器（在机头内）、DQ电路、反峰保护电路、触发电路、过载保护电路等构成。
3.温控水冷机柜
加速器的许多部件必须水冷，如加速管、聚焦线圈、靶、波导窗、磁控管、四端环流器、负载等。要求冷却水的温度变化不超过±1℃。冷却水系统是闭路循环系统，冷却水使用蒸馏水或去离子水。
4.控制（台）系统
加速器控制系统分为常规型和计算机控制型两种。在常规型加速器控制台中，有控制加速器运行的操作按键、加速器运行状态和故障指示灯、剂量显示仪表等。在计算机控制型中，有参数显示、参数设置、波形显示、运行提示、故障自诊断、智能曝光、自动档案管理等功能，并可实现远程监测，为用户提供方便的服务。
需要特别说明的是，加速器发出的是脉冲X射线，占宽比仅为1/1000，在数据采集过程中的大部分时间里无X射线输出，因此在高能加速器工业检测系统中，加速器脉冲射线输出、工件的运动、数据采集必须实现精确配合，否则难以获得高质量的检测图像。